第一章 緒論

1.1 課題研究背景
隨著信息通信技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和進(jìn)步，促進(jìn)了社交網(wǎng)絡(luò)的建立，信息時(shí)代各項(xiàng)知識(shí)與應(yīng)用變化迅速，，人們對(duì)其要求不斷增高，這些都驅(qū)動(dòng)著社交網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，同時(shí)社交網(wǎng)絡(luò)也不斷滿足人們對(duì)于社會(huì)人際交往的需求。人們可以通過(guò)各種固定終端和移動(dòng)終端，利用社交網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件，隨時(shí)、隨地、隨心地同任何人交往，為人們的現(xiàn)實(shí)社會(huì)交往節(jié)約了大量的空間與時(shí)間，同時(shí)也促進(jìn)了社交網(wǎng)絡(luò)更好的發(fā)展[10]。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展和普及是社交網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必要基礎(chǔ)，同時(shí)也使社交網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展呈現(xiàn)出新的趨勢(shì)，具體表現(xiàn)為社交網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)化和小眾化[11]。移動(dòng)化就是社交網(wǎng)絡(luò)的客戶端更多的在移動(dòng)設(shè)備上運(yùn)行，更多的應(yīng)用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)提供的隨時(shí)隨地網(wǎng)絡(luò)接入以及 LBS 和 GPS 提供的位置信息進(jìn)行社交；小眾化表現(xiàn)在社交網(wǎng)絡(luò)不再是面向全體網(wǎng)民的大眾化社交，而是針對(duì)特定人群而建立的社交平臺(tái)，如企業(yè)社交網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，購(gòu)物社交網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等。截至 2013 年 12 月，我國(guó)網(wǎng)民規(guī)模達(dá)到 6.18 億，較 2012 年底新增網(wǎng)民 5358萬(wàn)人。互聯(lián)網(wǎng)普及率為 45.8%，較 2012 年底提升 3.7 個(gè)百分點(diǎn)，整體網(wǎng)民規(guī)模增速保持放緩的態(tài)勢(shì)。2013 年中國(guó)手機(jī)網(wǎng)民規(guī)模達(dá)到 5 億，較 2012 年增加 8009 萬(wàn)人，網(wǎng)民中使用手機(jī)上網(wǎng)的人群占比由 2012 年底的 74.5%提升至 81.0%，明顯高于其他設(shè)備，這意味著手機(jī)依然是中國(guó)網(wǎng)民增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。中國(guó)網(wǎng)民規(guī)模與互聯(lián)網(wǎng)普及率、中國(guó)手機(jī)網(wǎng)民規(guī)模及其占網(wǎng)民比例情況分別如圖 1-1 和 1-2 所示。
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1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)開(kāi)放性的社會(huì)化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，是社交網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行移動(dòng)終端上的應(yīng)用，借助移動(dòng)通信設(shè)備的移動(dòng)性、及時(shí)性和便捷性等方面的優(yōu)勢(shì)，滿足用戶可以隨時(shí)隨地進(jìn)行交流和溝通的要求。移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)能夠?yàn)橛脩籼峁┬旁创_認(rèn)和實(shí)時(shí)定位等服務(wù)，增加平臺(tái)的可信度。從目前我國(guó)移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，它以現(xiàn)實(shí)的人際關(guān)系為基礎(chǔ)，以發(fā)展用戶新的社交群、增加用戶間交流廣度為目的，使用范圍非常廣泛。社交網(wǎng)絡(luò)被廣泛認(rèn)知為以人脈為基礎(chǔ)的在線服務(wù)，但從更廣義的角度可定義為在與他人合作、共享信息的過(guò)程中生成的關(guān)系或社區(qū)[13]。雖然目前我國(guó)的移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用方式和商業(yè)模式上有一些創(chuàng)新，但在架構(gòu)等方面大多是基于國(guó)外已有的社交網(wǎng)絡(luò)，缺少能體現(xiàn)我國(guó)本土文化的特點(diǎn)。國(guó)外的社交網(wǎng)絡(luò)是時(shí)代和公眾需求催生的產(chǎn)物，是人們對(duì)于社會(huì)交往的一種需求的體現(xiàn)，這也是其能夠得到快速發(fā)展的重要原因之一。因此，對(duì)于我國(guó)的社交網(wǎng)絡(luò)，在應(yīng)用、設(shè)計(jì)和商業(yè)模式等方面進(jìn)行創(chuàng)新時(shí)，如何結(jié)合中國(guó)特有文化要素、突出本國(guó)文化特色是主要思考方向之一。此外，應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)，關(guān)注點(diǎn)的重心應(yīng)該是用戶的心理特征和社交需求的結(jié)合性，要以最為快捷的方式將用戶最需要的社交信息展現(xiàn)出來(lái)。對(duì)于移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)而言，需要利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的機(jī)遇，擺脫原有的商業(yè)模式和應(yīng)用平臺(tái)的束縛，與社會(huì)環(huán)境和個(gè)人需求進(jìn)行全面結(jié)合。要想使移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)在競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)并獲得發(fā)展，就必須要即時(shí)掌握公眾的媒介動(dòng)機(jī)和社交需求。即時(shí)通信最初是指能夠即時(shí)發(fā)送和接收互聯(lián)網(wǎng)消息等的業(yè)務(wù)。自 1998 年面世以來(lái)，特別是近幾年的迅速發(fā)展，使用人數(shù)連年激增，即時(shí)通訊的功能日益豐富、應(yīng)用日益廣泛，逐漸集成了電話、短信、電子郵件、音樂(lè)、博客、電視、游戲和搜索等多種功能。即時(shí)通訊不再是一個(gè)單純的聊天工具，它已經(jīng)發(fā)展成集交流、資訊、娛樂(lè)、搜索、電子商務(wù)、辦公協(xié)作和企業(yè)客戶服務(wù)等為一體的綜合化信息平臺(tái)[14]。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)即時(shí)通信也在向移動(dòng)化擴(kuò)張。
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第二章 相關(guān)理論與技術(shù)基礎(chǔ)

2.1 社交網(wǎng)絡(luò)引擎
ELGGELGG 是一個(gè)開(kāi)源的社交網(wǎng)絡(luò)引擎，以博客為中心實(shí)現(xiàn)社會(huì)網(wǎng)絡(luò)化，為個(gè)人、組織和機(jī)構(gòu)搭建各種各樣的社交環(huán)境提供健壯的框架。ELGG 由 Ben werdmuller和 David Tosh 于 2004 年 3 月開(kāi)發(fā)，并在 2008 年被評(píng)為最佳開(kāi)源社交網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。ELGG 提供了一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)模型使不同實(shí)體的創(chuàng)建簡(jiǎn)單、靈活；提供細(xì)粒度的活動(dòng)流 API，確保插件可以僅向用戶提供所需的內(nèi)容，并且可以使用 ELGG 強(qiáng)大的插件 API 來(lái)構(gòu)建并添加所需要的功能；提供用戶和用戶關(guān)系管理；提供用戶精細(xì)的權(quán)限控制。ELGG 易于通過(guò)緩存系統(tǒng)來(lái)擴(kuò)展從而提高系統(tǒng)性能，并且內(nèi)置了WebService 框架，開(kāi)發(fā)人員可根據(jù)需要自己定義相關(guān)的 service 接口。ELGG 原來(lái)是為教育設(shè)計(jì),但它的功能卻讓它成為很不錯(cuò)的社交平臺(tái)引擎[22]。ELGG 可以使用戶擁有自己的博客，進(jìn)行個(gè)性化內(nèi)容管理，可以在某個(gè)話題下參與討論，可以通過(guò)發(fā)布微博告訴朋友自己的最新信息或獲取朋友更新的信息，總之，它提供了社交網(wǎng)絡(luò)常見(jiàn)的基本功能：好友、關(guān)注、分組、博客、話題、日志、微博等等。在本項(xiàng)目中，手機(jī)廣播用戶可以通過(guò)關(guān)注好友和喜愛(ài)的主持人來(lái)及時(shí)的了解好友及主持人最新的狀態(tài)信息，通過(guò)在某一節(jié)目話題下發(fā)表評(píng)論來(lái)參與互動(dòng)。ELGG 最大的優(yōu)點(diǎn)是它的擴(kuò)展性極強(qiáng)，除部分核心功能外，大部分的功能都通過(guò)插件的形式實(shí)現(xiàn)，這就意味著開(kāi)發(fā)者可以通過(guò)創(chuàng)建、重載替換或停用各個(gè)功能模塊，方便的對(duì)各個(gè)功能模塊進(jìn)行修改更新，而不影響其他模塊的正常運(yùn)行。
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2.2 即時(shí)通信協(xié)議
在 iOS 和 Andorid 平臺(tái)上都有自己的推送系統(tǒng)，但由于網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)和應(yīng)用方面的限制，在使用上都有一定的局限性。Google 推出的云消息服務(wù) GCM(GoogleCloud Messaging)在國(guó)內(nèi)運(yùn)行不穩(wěn)定，并且受限于 Andorid 的版本，要求 Andorid版本號(hào)必須大于 2.2。iphone 上的 APNs 也僅適用于 IOS，無(wú)法跨平臺(tái)推送。由于GCM 和 APNs 都有一定的局限性，目前流行的即時(shí)消息協(xié)議有很多種，這里對(duì)比較主流的推送解決方案使用的 XMPP 和 MQTT 協(xié)議進(jìn)行分析比較。XMPP 是一個(gè)開(kāi)源的網(wǎng)絡(luò)即時(shí)通信協(xié)議，它的前身是 Jabber。XMPP 目前被 IETF國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織完成了標(biāo)準(zhǔn)化工作[23, 24]。XMPP 是一種基于 XML 的協(xié)議，它繼承了XML 的靈活性和可擴(kuò)展性。因此，基于 XMPP 的應(yīng)用具有超強(qiáng)的靈活性和可擴(kuò)展性。經(jīng)過(guò)擴(kuò)展后的 XMPP 協(xié)議不僅可以發(fā)送簡(jiǎn)單的文本、而且可以攜帶復(fù)雜的數(shù)據(jù)和各種格式的文件，可以在 XMPP 的頂端建立應(yīng)用程序，如基于地址的服務(wù)和內(nèi)容發(fā)布系統(tǒng)等。而且，XMPP 包含了針對(duì)服務(wù)器端的軟件協(xié)議，這使得 XMPP協(xié)議不僅可以用在人與人之間的交流、而且可以實(shí)現(xiàn)人與軟件和軟件與軟件之間的通話，這也易于開(kāi)發(fā)者建立客戶應(yīng)用程序或給一個(gè)系統(tǒng)添加新的功能。XMPP協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)：可擴(kuò)展性強(qiáng)、協(xié)議開(kāi)放、彈性佳、安全和多樣性。目前支持 XMPP的即時(shí)聊天工具有很多，且已經(jīng)有開(kāi)源的 Java 版本的開(kāi)發(fā)實(shí)例 androidpn。XMPP協(xié)議的缺點(diǎn)：協(xié)議較復(fù)雜、數(shù)據(jù)負(fù)載太重、費(fèi)流量、費(fèi)電且沒(méi)有二進(jìn)制數(shù)據(jù)，部署硬件成本高。
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第三章 移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)即時(shí)通信機(jī)制的研究........ 17
3.1 手機(jī)互動(dòng)廣播系統(tǒng)簡(jiǎn)介 ......... 17
3.2 基于消息通知的實(shí)時(shí)通信結(jié)構(gòu)研究 ....... 17
3.3 消息傳輸機(jī)制的研究 ....... 19
3.4 多媒體類(lèi)消息通信機(jī)制研究 ....... 20
3.5 本章小結(jié) ......... 20
第四章 社交網(wǎng)絡(luò)與即時(shí)通信間接口的設(shè)計(jì)........ 21
4.1 用戶信息類(lèi)接口 ......... 21
4.2 微博類(lèi)接口 ..... 22
4.3 話題類(lèi)接口 ..... 25
4.4 私信類(lèi)接口 ..... 25
4.5 用戶信息修改類(lèi) ......... 26
4.6 用戶好友類(lèi)接口 ......... 28
4.7 用戶密碼修改 ....... 28
4.8 用戶推薦類(lèi) ..... 29
4.9 本章小結(jié) ......... 29
第五章 即時(shí)通信機(jī)制的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)........ 30
5.1 開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹 ....... 30
5.2 MQTT 話題的分類(lèi)與組織...... 30
5.3 消息格式的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ......... 31
5.4 通信中 presence 的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ......... 32
5.5 多媒體通信機(jī)制的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ......... 33
5.6 ELGG 插件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) .... 35
5.7 MQTT Agent 的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ......... 36
5.8 Relations 數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) .... 37
5.9 Redis 數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) .... 38
5.10 IM 消息存儲(chǔ) ........ 39
5.12 本章小結(jié) ....... 40

第六章 即時(shí)通信機(jī)制測(cè)試

6.1 多媒體服務(wù)器性能測(cè)試
本測(cè)試部分以音頻為例給出測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)于圖片、視頻等多媒體，傳輸過(guò)程都是相同的，只是傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可能有所差異，數(shù)據(jù)量也相對(duì)大些。對(duì)于本服務(wù)器的測(cè)試，都是讀取文件，將內(nèi)容發(fā)送到服務(wù)器，不需要解析文件類(lèi)型，因此，對(duì)于圖片、視頻等類(lèi)型媒體的測(cè)試數(shù)據(jù)基本是相同的。對(duì)于即時(shí)錄制的音頻文件，最長(zhǎng)時(shí)間要求不超過(guò)兩分鐘。此處客戶端是由 pc 模擬程序，開(kāi)多個(gè)線程實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器進(jìn)行連接，音頻大小分別考慮錄制時(shí)間長(zhǎng)度為小于 10s、小于 60s 和大于 60s 的，未考慮網(wǎng)絡(luò)不好的情況。多媒體服務(wù)器性能測(cè)試結(jié)果如表 6-1 所示。本測(cè)試表明單臺(tái)多媒體服務(wù)器可以同時(shí)為五萬(wàn)個(gè)用戶服務(wù)，并且通過(guò)對(duì)所有用戶接收到數(shù)據(jù)的最快和最慢時(shí)間，以及成功率情況統(tǒng)計(jì)表明用戶最慢接收到數(shù)據(jù)的時(shí)間在可以接受的范圍之內(nèi)。

結(jié)束語(yǔ)

本文基于與沈陽(yáng)廣播電視臺(tái)合作的手機(jī)廣播互動(dòng)系統(tǒng)項(xiàng)目的研發(fā)，對(duì)該項(xiàng)目的實(shí)時(shí)通信機(jī)制的結(jié)構(gòu)、消息格式和消息流動(dòng)機(jī)制進(jìn)行了研究，并已將研究結(jié)果應(yīng)用于項(xiàng)目的研發(fā)之中，目前系統(tǒng)已在成功運(yùn)行。本人主要完成了以下工作：
1. 閱讀了即時(shí)通信協(xié)議的相關(guān)文獻(xiàn)，研究了基于消息推送的即時(shí)傳輸協(xié)議MQTT(Message Queuing Telemetry Transport——消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸)，并閱讀了MQTT 的開(kāi)源實(shí)現(xiàn) Mosquitto 的源代碼，分析了 mosquitto 的工作流程，使之為本系統(tǒng)服務(wù)。
2. 從源代碼的層次上研究了社交網(wǎng)絡(luò)引擎 ELGG，并詳細(xì)講解了對(duì) ELGG 的模塊和 WebService 接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
3. 分析了系統(tǒng)中存在的消息類(lèi)型以及消息流向，設(shè)計(jì)了整個(gè)系統(tǒng)的即時(shí)通信機(jī)制的結(jié)構(gòu)。
4. 深入研究了手機(jī)廣播系統(tǒng)對(duì)多媒體服務(wù)器的需求，闡述了多媒體服務(wù)器采用的網(wǎng)絡(luò)模型，分析了多媒體服務(wù)器的工作流程，并詳細(xì)介紹了它的代碼實(shí)現(xiàn)。
5. 整合了 ELGG 和 Mosquitto，使他們之間可以通信，為整個(gè)系統(tǒng)服務(wù)，為他們之間的通信搭建了橋梁，并對(duì)數(shù)據(jù)的流向及使用給出了詳細(xì)的介紹。
6. 研究了系統(tǒng)中存在的話題種類(lèi)，對(duì)他們進(jìn)行了分類(lèi)與組織，并給出了傳輸消息的格式，消息中包括用戶信息、發(fā)送時(shí)間、消息種類(lèi)，以及消息內(nèi)容，給出了具體的設(shè)計(jì)及詳細(xì)的消息分類(lèi)。
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參考文獻(xiàn)（略）